高中化学金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系简答题

X、Y、Z、W是元素周期表中原子序数依次增大的四种短周期元素，其相关信息如下表：

元素	相关信息
X	X的最高价氧化物对应的水化物化学式为H2XO3
Y	Y是地壳中含量最高的元素
Z	Z的基态原子最外层电子排布式为3s^23p^1
W	W的一种核素的质量数为28，中子数为14
T	常温常压下，T单质是淡黄色固体，常在火山口附近沉积
P	P的价层电子排布为[Ar]3d^104s^2

（1）W位于元素周期表第________周期第________族；W的原子半径比X的________(填“大”或“小”)。
（2）TY₂中心原子的杂化方式为_______；XY₂中一个分子周围有__________个紧邻分子；堆积方式与XY₂晶胞类型相同的金属有_________（从“Cu、 Mg、K、Po”中选出正确的），其空间利用率为_______。
（3）Z的第一电离能比Mg的________(填“大”或“小”)；写出Z单质与NaOH溶液反应的化学方程式                            。
（4）写出W的最高价氧化物与NaOH溶液反应的离子方程式                   ；W的最高价氧化物与XY₂的熔点较高的是       ，原因是        。
（5）处理含XO、TO₂烟道气污染的一种方法，是将其在催化剂作用下转化为单质T。已知：
① XO(g)+ 1/2O₂(g)=XO₂(g)      ΔH="-283.0" kJ·mol^-1      ② T(s)+O₂(g)=TO₂(g)     ΔH="-296.0" kJ·mol^-1
此反应的热化学方程式是______________________________。
（6）P在周期表的      区；P和T形成的化合物PT在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。立方PT晶体结构如下图所示，其晶胞边长为540.0 pm，密度为_________ g·cm^-3(列式并计算)。

下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表一种化学元素。

a

b

c

d

e

f

g

试回答下列问题（凡涉及的物质均用化学式表示）：
（1）a的氢化物的分子构型为         ，中心原子的杂化形式为        ；d的最高价氧化物的分子构型为            ，中心原子的杂化形式为     ，该分子是        （填“极性”或“非极性”）分子。
（2）b、d、e三种元素的氢化物中的沸点最高的是     ，原因是：       。
（3）将g的无水硫酸盐溶解于水中，溶液呈蓝色，是因为生成了一种呈蓝色的配合离子，写出该配合离子的结构简式(必须将配位键表示出来)              。
（4）f(NH₃)₅BrSO₄可形成两种配合物 ，已知f ^3＋ 的配位数是6，为确定f的配合物的结构，现对两种配合物进行如下实验：在第一种配合物的溶液中加BaCl₂溶液时，产生白色沉淀，在第二种配合物溶液中加入BaCl₂溶液时，则无明显现象，第二种配合物的化学式为                 ，该配合物的配体是                    、            ；
（5）c单质晶体中原子的堆积方式如下图甲所示，其晶胞特征如下图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如下图丙所示。

c单质晶体中原子的配位数为      。若已知c的原子半径为r，N_A代表阿伏加德罗常数，c的相对原子质量为M。该晶体的密度为                （用字母表示）。

四种元素A、B、C、D，其中A元素原子的原子核内只有一个质子；B的基态原子s能级的总电子数比p能级的总电子数多1；C元素的原子最外层电子数是次外层的3倍； D是形成化合物种类最多的元素。
（1）A、D形成的某种化合物甲是一种重要的化工产品，可用作水果和蔬菜的催熟剂，甲分子中σ键和π键数目之比为________；写出由甲制高聚物的反应方程式             。
（2）A、C形成的某种化合物乙分子中含非极性共价键，乙分子属于________（“极性分子”或“非极性分子”）；其电子式________；将乙加入浅绿色酸性溶液中，溶液变为棕黄色，写出该反应的离子方程式           。
（3）写出B的基态原子电子排布图为　　　               。与PH₃相比，BA₃易液化的主要原因是___________________________________；
（4）笑气(B₂C)是一种麻醉剂，有关理论认为B₂C与DC₂分子具有相似的结构。故B₂C的空间构型是________，其为________(填“极性”或“非极性”)分子 。

氮化硼（BN）是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BF₃和BN，请回答下列问题
（1）基态B原子的电子排布式为_________；B和N相比，电负性较大的是_________，BN中B元素的化合价为_________；
（2）在BF₃分子中，F-B-F的键角是_______，B原子的杂化轨道类型为_______，BF₃和过量NaF作用可生成NaBF₄，BF₄^－的立体结构为_______；
（3）在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为________，层间作用力为________；
（4）六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5pm，立方氮化硼晶胞中含有______各氮原子、________各硼原子，立方氮化硼的密度是_______g·cm^-3（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏伽德罗常数为N_A）。

A、B、C、D、E、F是原子序数依次增大的六种短周期元素。F的单质在D₂中燃烧的产物可使品红溶液褪色；B的单质在D₂中燃烧可生成BD和BD₂两种气体；E的原子序数为B的两倍；A元素的一种核素中不含中子。请回答下列问题：
（1）C的单质分子的结构式为             ；ED的电子式为               。
（2）E单质在BD₂中剧烈燃烧生成黑白两种固体，该反应的化学方程式为         。 
（3）FD₂气体通入BaCl₂和HNO₃的混合溶液中，生成白色沉淀和无色气体CD，有关反应的离子方程式为        ，由此可知CD和FD₂中还原性较强的是      （填化学式）。
（4）A、C、D、F四种元素按原子个数比为5 ：1 ：4 ：1形成化合物甲，则甲的化学式为           。将0.01mol/L的甲溶液与0.03mol/L的Ba(OH)₂溶液等体积混合得到沉淀，已知该沉淀的Ksp="x" ，则混合溶液中酸根离子的浓度为             mol / L（用含x的代数式表示，混合后溶液体积变化忽略不计）。

 原子序数由小到大排列的四种短周期元素X、Y、Z、W，四种元素的原子序数之和为32，在周期表中X是原子半径最小的元素，Y、Z左右相邻，Z、W位于同主族。
（1）X元素符号是            ；
（2）Z、W形成的气态氢化物的稳定性_______>_______（写化学式）。
（3）由X、Y、Z、W四种元素中的三种组成的一种强酸，该强酸的稀溶液能与铜反应，离子方程式为___________。
（4）由X、Y、Z、W四种元素组成的一种离子化合物A，已知①1mol A能与足量NaOH浓溶液反应生成标准状况下44.8L气体。②A能与盐酸反应产生气体，该气体能与氯水反应，写出该气体与氯水反应的离子方程式_____________________。
（5）由X、Y、Z、W和Fe五种元素组成的相对分子质量为392的化合物B，lmolB中含有6mol结晶水。对化合物B进行如下实验：
A．取B的溶液加入过量浓NaOH溶液并加热，产生白色沉淀和无色刺激性气味气体；过一段时间白色沉淀变为灰绿色，最终变为红褐色。
B．另取B的溶液，加入过量BaCl₂溶液产生白色沉淀，加盐酸沉淀不溶解。
①由实验a、b推知B溶液中含有的离子为__________________；
②B的化学式为_________________。

已知A、B、C、D、E、F、G和H都是元素周期表中前36号的元素，它们的原子序数依次增大。A是周期表中原子半径最小的元素，B原子最外层电子数是内层电子数的两倍，C的基态原子核外有7种不同运动状态的电子，E是电负性最大的元素，F的氢化物和最高价氧化物对应的水化物均为强酸，G、H分别是周期表中1—18纵列中的第10、12纵列元素。请回答下列问题：
（1）D元素在周期表位置是         ，G的核外价层电子排布式为       。
（2）E与A形成的化合物比F与A形成的化合物的沸点    （填“高”或“低”），其原因是    。
（3）B、C原子的第一电离能较大的是      （填元素符号），其原因是        。
（4）BD₃^2－离子中B原子采取    杂化，任写一种与BD互为等电子体的分子的电子式    。
（5）元素H的一种硫化物晶体的晶胞结构如图所示，该硫化物的化学式是          。元素H的氢氧化物可溶于氨水中，生成和铜氨配离子相同配位数的离子，写出该反应的离子方程式为               。

【化学一物质结构与性质】
根据物质结构与性质的关系，请回答下列问题：
（1）基态铬(Cr)原子的价电子排布式是________，这样排布使整个体系能量最低，原因是________。
（2）氨水中存在多种形式的氢键，其中与“氨极易溶于水”这种性质相关的氢键可表示为：_________。解释NH₃分子中键角大于H₂O中的键角的原因是_________ 。
（3）下列各项的比较中正确的是_________。

A．第一电离能：Mg>Al	B．电负性：P>Ge
C．稳定性：AsH3>H2S	D．金属性：

（4） Fe单质的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞
结构如图所示，体心立方晶胞和面心立方晶胞中实际含有的
Fe原子个数之比为_________。

亚硝酸钠(NaNO₂）易溶于水，微溶于乙醚，是常用的食品发色剂
（1）第一电离能：N ＿＿＿O（填“＜”、“＞”或“＝”）；NO₂^－的空间构型为＿＿＿＿
（2）亚硝酸钠在320⁰C会分解生成氧化钠、一氧化二氮等物质，该反应的化学方程式为＿＿＿＿
（3）亚硝酸钠是亚硝酸的钠盐。HNO₂的结构如图所示，则HNO₂分子中有＿＿＿个键：
HNO₂的酸性比HN0₃弱是因为＿＿＿＿＿

（4）亚硝基钻钠是钴的一种配合物，易溶于水，与钾离子反应生成淡黄色的
沉淀，可用于检验K⁺的存在。
①基态的价层电子排布图为＿＿＿＿＿
②用亚硝酸钻钠检验K⁺的离子方程式是
③金属钴的堆积方式如图所示，若一个钴原子的半径为r，，则晶胞的体积V(晶胞）＝＿＿

碳、氮、氧、氟都是位于第二周期的重要的非金属元素。请回答下列问题：
（1）基态氟原子的核外电子排布式是______________ 。
（2）C、N、O、F四种元素第一电离能从大到小的顺序是_________________。
（3）碳和另外三种元素均可形成化合物。四氟化碳的空间构型为____________，CF₄可以利用甲烷与Cl₂和HF在一定条件下反应来制备，其反应方程式为___________；CO是__________分子(填“极性”或“非极性”)，CO的常见等电子体为N₂、CN^－，已知CN^－与N₂结构相似，推算HCN分子中σ键与π键数目之比为___________；C₃N₄是一种新型材料，它的硬度比金刚石还高，可做切割工具，可推测出C₃N₄属于_________晶体。
（4）N₄分子结构和白磷一样都是正四面体。又已知断裂1molN－N键吸收167kJ热量，生成1 molN≡N键放出942kJ热量，0.1 molN₄转变为N₂将放出____________热量：
（5）CaF₂和CaC₂都属于离子晶体。CaF₂晶体的密度为a g·cm^－3，则晶胞(如图)的体积是_______________(只要求列出算式)。

（6）CaC₂晶体的晶胞与氯化钠相似，但由于CaC₂晶体中的C存在，使晶胞沿一个方向拉长，则CaC₂晶体中1个C周围距离最近且相等的Ca^2＋数目为__________，C与O 互为等电子体，O的电子式为____________。

【物质结构与性质】
过渡元素具有较多的空轨道，所以第四周期的Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn等多种金属能形成配合物。
（1）基态Cu原子的核外电子排布式为                         ；
（2）科学家通过X射线测得胆矾结构示意图可简单表示如下：
     
图中虚线表示的作用力为                    ；
（3）胆矾溶液与氨水在一定条件下可以生成Cu(NH₃)₄SO₄·H₂O晶体。在Cu(NH₃)₄SO₄·H₂O晶体中，[Cu(NH₃)₄]²⁺为平面正方形结构，则呈正四面体结构的原子团是       ，其中心原子的杂化轨道类型是      ；
（4）金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液态Ni(CO)₄，呈正四面体构型。试推测四羰基镍的晶体类型是　     ， Ni(CO)₄易溶于下列      。

A．水

B．四氯化碳

C．苯

D．硫酸镍溶液

（5）元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。元素Y基态原子最外层电子数是其内层的3倍。X与Y所形成化合物晶体的晶胞如图所示，该化合物的化学式为        。

【物质结构与性质】
碳、氮、氧是构成生命物质的三种主要元素。
（1）碳、氮、中，原子核外电子未成对电子数最多的是        （用元素符号表示）。
（2）已知CN^－与N₂结构相似，则HCN分子中σ键与π键数目之比为       。
（3）H₂O₂分子中氧原子的杂化方式为          。
（4）与NO₂^＋互为等电子体的微粒有       、        （举2例），NO₃^－的空间构型是        。
（5）已知元素A的氧化物的晶胞结构如图所示，则该氧化物的化学式为    。

已知A、B、C、D、E、F为元素周期表中原子序数依次增大的前20号元素，A、B与C；D、E与F分别位于同一周期。A原子L层上有3个未成对电子，B的简单负二价离子与C原子核外电子排布相同、含有D元素的盐的焰色反应火焰为黄色，EF₃是由活泼金属和活泼非金属组成的共价化合物，G有多种氧化物，其中一种氧化物有磁性，填写下列空白
(1)元素的第一电离能最大的是________，属于过渡元素的是________(填写元素符号)
(2)写出B元素的基态原子价电子排布式__________________，F离子电子排布式_________________。
(3)AF₃分子中A原子的杂化类型是________，AF₃分子的几何构型为___________。
(4)已知E₂B₃的晶格比DF的晶格能大得多，试分析导致两者晶格能差异的主要原因是：________________________________________________________。
(5)构成G晶体的微粒是________，G的晶胞结构如下图甲所示，G的晶胞为________结构。若G原子的半径为1.27×10^－10 m，G金属晶体中的晶胞长度，即下图乙中AB的长度为________m。

C、Si、Ge、Sn是同族元素，该族元素单质及其化合物在材料、医药等方面有重要应用．请回答下列问题：
（1）32号元素Ge的原子核外电子排布式为           ；
（2）C、Si、Sn三种元素的单质中，能够形成金属晶体的是         ；
（3）已知SnO₂是离子晶体，写出其主要物理性质         ；（写出2条即可）
（4）已知：

	CH4	SiH4	NH3	PH3
沸点（K）	101.7	161.2	239.7	185.4
分解温度（K）	873	773	1073	713.2

分析上表中四种物质的相关数据，请回答：
①CH₄和SiH₄比较，NH₃和PH₃比较，沸点高低的原因是           ；
②CH₄和SiH₄比较，NH₃和PH₃比较，分解温度高低的原因是        ；
结合上述数据和规律判断，一定压强下HF和HCl的混合气体降温时     ；
（5）)用价层电子对互斥理论推断SnBr₂分子中Sn—Br的键角　　　120°（填“＞”“＜”或“＝”）。
(6)铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是：Pb⁴⁺处于立方晶胞顶点，Ba²⁺处于晶胞中心，O^2-处于晶胞棱边中心，该化合物化学式为　　　　　　　，每个Ba²⁺与　　　　个O^2-配位。

已知A、B、C、D、E都是元素周期表中的前四周期元素，它们原子序数的大小关系为A<C<B<D<E。又知A原子的p轨道为半充满，其形成的简单氢化物的沸点是同主族非金属元素的氢化物中最高的。D原子得到一个电子后其3p轨道将全充满。B^＋离子比D原子形成的离子少一个电子层。C与B可形成BC型的离子化合物。E的原子序数为29。
请回答下列问题：
(1) 元素A简单氢化物中A原子的杂化类型是________，B、C、D的电负性由小到大的顺序为______(用所对应的元素符号表示)。C的气态氢化物易溶于水的原因是____________________。
(2)E原子的基态电子排布式为________。元素E的单质晶体在不同温度下可有两种堆积方式，晶胞分别如图a和b所示，则其面心立方堆积的晶胞与体心立方堆积的晶胞中实际含有的E原子的个数之比为____________。

(3)实验证明：KCl、MgO、CaO、TiN这4种晶体的结构与NaCl晶体结构相似(如图所示)，其中3种离子晶体的晶格能数据如下表：

离子晶体	NaCl	KCl	CaO
晶格能/kJ·mol^－^1	786	715	3401

则该4种离子晶体(不包括NaCl)熔点从高到低的顺序是：________。
(4)金属阳离子含未成对电子越多，则磁性越大，磁记录性能越好。离子型氧化物V₂O₅和CrO₂中，适合作录音带磁粉原料的是________。
(5)温室效应，科学家设计反应：CO₂＋4H₂—→CH₄＋2H₂O以减小空气中CO₂。若有1 mol CH₄生成，则有________mol σ键和________mol π键断裂。